de BROGLIE-Wellenlänge: Welche Wellenlänge besitzt das Elektron mit der kinetischen Energie E_kin = 54 eV?

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In die Formel geht die Gesamtenergie des Elektrons ein, also E=E_0+E_kin ~ 511keV+54eV~511keV.

Deine Ansätze gehen entweder von E_0 oder von E_kin aus, nicht aber von deren Summe, deshalb sind sie konzeptionell leider alle falsch. Aber nachdem der Zahlenwert von E sehr nah an dem von E_0 ist (weil E_kin gegenüber E_0 vernachlässigbar ist), sollte der Zahlenwert von Ansatz 2 in guter Näherung richtig sein.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Masterabschluss Theoretische Physik
PhotonX  30.11.2018, 19:10

Edit: Nun merke ich aber, dass da noch mehr faul ist. Die deBroglie-Wellenlänge ist über den Impuls definiert via p=h/lambda. Für ein Elektron gilt E²=m²c^4+p²c²

Somit ist der Impuls gegeben durch p²=m²c²-E²/c².

Aber in nichtrelativistischer Näherung (was bei E_kin=54eV<<E_0=511keV gerechtfertigt ist) ist

E_kin = mv²/2 = p²/(2m)

und somit

h/lambda = p = sqrt(2mE_kin)

Daraus ist

lambda = h/p = h/sqrt(2mE_kin)

Das dürfte deinem Ansatz 3 entsprechen.

2

Bei einer kinetischen Energie von E_kin = 54 eV hat ein Elektron eine Geschwindigkeit v = 4358 kmh⁻¹. Das ist noch ziemlich weit weg von relativistischen Bedingungen (relat. Gamma = 1,000106). Man kann also in guter Näherung klassisch rechnen.

https://www.wolframalpha.com/input/?i=54+eV+electron+clculate+speed

Für Quantenobjekte gilt für die Beziehung zwischen ihrer DB-Wellenlänge und ihrem Impuls allgemein:

λDB = h/p

Mit p = sqr(2 ·mₑ · K_kin) ergibt sich:

λDB = h/sqr(2 · mₑ · K_kin)

λDB = h/sqr(2 · 9,109  · 10−31kg · 54 eV)

λDB = 1,669 · 10⁻¹⁰ m = 167 pm

https://www.wolframalpha.com/input/?i=h%2Fsqr(2*9.109++%C2%B7+10%E2%81%BB%C2%B3%C2%B9+kg+*+54+eV)&assumption=%22UnitClash%22+-%3E+%7B%22eV%22,+%7B%22Electronvolts%22%7D%7D&assumption=%22UnitClash%22+-%3E+%7B%22h%22,+%7B%22PlanckConstant%22%7D%7D&assumption=%22UnitClash%22+-%3E+%7B%22kg%22,+%7B%22Kilograms%22%7D%7D

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